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Diesel? Gas? Hybrid?

17.11.2015 | Text: Yvonne Wirth | Bilder: Robert Hack

Maritime Wirtschaft

Immer wieder steht die Schifffahrt in der Diskussion, mit ihren Schweröl- und Dieselantrieben gesundheits- und umweltschädliche Schadstoffe auszustoßen. Die Rede ist vor allem von Stickoxiden (NOx), Schwefeloxiden (SOx) und Rußpartikeln. Alternative Kraftstoffe wie Erdgas werden gefragter. Zum einen spielt der politische Druck, zum anderen die „grüne“ Schifffahrt auch für die Schiffbau- und Zuliefererindustrie selber eine immer stärkere Rolle. Professor Friedrich Wirz ist Leiter der Arbeitsgruppe Schiffsmaschinenbau an der Technischen Universität Hamburg-Harburg. Zusammen mit seinen Kollegen forscht er daran, die Effizienz des Transportsystems Schiffs zu steigern. Im Interview erzählt er, wie sich alternative Treibstoffe entwickeln, wo die Zukunft der Schifffahrt liegt und wie für ihn der Schiffsantrieb der Zukunft aussieht.

Sie möchten die Effizienz gesamter Schiffe steigern. Woran denken Sie hier?
Wir kümmern uns um die gesamte Wirkungsgradkette. Angefangen bei der Schiffsform, über die Kraftstoffart, die motorische Umwandlung , den Antriebsstrang hin zur Auslegung der geeigneten Propeller ist alles dabei. Wir möchten einzelne Komponenten so sinnvoll zu einem Gesamtsystem zusammen setzen, dass der Betreiber sein Schiff entsprechend seiner Anforderungen erhält. Im Schiffbau muss einfach bedacht werden: Jedes Schiff ist ein Unikat. Und genau dies macht unsere Arbeit so spannend.

Kommen also Betreiber zu Ihnen und möchten das für sie perfekte Schiff haben?
Auch. Wir suchen immer wieder Industriepartner, um Lösungskonzepte zu erforschen. Aber es kommen auch Werften oder Schiffsbetreiber zu uns, um sich beraten zu lassen.

Wenn Sie sich die Antriebsanlage der Zukunft aussuchen könnten: Wie sähe diese aus?
Gute Frage. Was der Schiffsbetrieb dringend braucht, sind breite Motorkennfelder. Dies bedeutet, dass man über einen breiten Drehzahlbereich hohe Drehmomente abrufen kann. Diese Eigenschaft wird benötigt, um beim Propeller ein deutlich größeres Wirkungspotenzial zu erreichen. Und das vor allem in Betriebsbereichen, in denen Schiffe meistens betrieben werden – im Teillastbereich. Denn so kennen wir es auch vom Auto: ein super Wirkungsgrad bringt uns nur dann etwas, wenn wir diesen auch im Teillastbereich abrufen können. Hier sind vor allem schnelllaufende Dieselmotoren im Vorteil, da sie gegenüber den mittelschnelllaufenden Schwerölmotoren über ein breiteres Motorkennfeld verfügen.

Welche Rolle wird dem Motor beim Antriebssystem zugeschrieben?

Der Motor ist eine Komponente im ganzen System. Verbessere ich ein Prozent am Motor, wirkt sich dies genauso auf das ganze System aus, wie wenn ich ein Prozent am Propeller verbessere. Ein Prozent entspricht bei einem großen Containerschiff etwa zwei Tonnen weniger verbrauchtem Kraftstoff am Tag.

Erdgas beziehungsweise die verflüssigte Form (LNG) könnte der Schifffahrt zu einem saubereren Image verhelfen.
Dr. Friedrich Wirz

Ihnen liegt Erdgas als Kraftstoffart besonders am Herzen. Warum?
Erdgas liegt mir vor allem wegen des Umweltfaktors am Herzen. Möglicherweise wird es irgendwann auch einen stabilen Kostenvorteil geben. Sollte dies der Fall sein, wird es vermehrt eingesetzt werden. Ich klammere den Aspekt eines CO2-Vorteils aus, weil möglicherweise Wechselwirkungen mit einem Erdgasverlust bestehen. Wenn man einen Gas- mit einem Schwerölmotor vergleicht, hat man deutliche Vorteile bei Emissionswerten von Schwefeloxiden und Rußpartikeln und, abhängig vom motorischen Brennverfahren, auch von Stickoxiden. Erdgas beziehungsweise die verflüssigte Form (LNG) könnte der Schifffahrt somit zu einem saubereren Image verhelfen.

Warum wählen Schiffsbetreiber tatsächlich Gasmotoren?

Die Leute setzen sie zum Teil ein, weil sie wirklich umweltfreundlich sind oder alles dafür tun, um sich ein „grünes“ Image zu verpassen. Außerdem müssen gesetzliche Vorgaben erfüllt werden, wofür Erdgas eine Option darstellt.

Ist Gas also die Zukunft?
Ich bin der Meinung, dass sich Schiffsbetreiber, die weltweit agieren, in den nächsten zehn bis 15 Jahren nicht nur auf Erdgas beschränken werden. Sie werden immer die Dual-Fuel-Fähigkeit aufrecht erhalten, da sie immer davon ausgehen müssen, an Orten zu bunkern, wo es kein Erdgas gibt. Diesel dagegen gibt es praktisch überall.

Werden in Zukunft eher langsam-, mittelschnell- oder schnelllaufende Motoren benötigt?
Gerade wenn es um Erdgas als Kraftstoff geht, haben wir in der letzten Zeit gesehen, dass verstärkt wieder mittelschnelllaufende Viertaktmotoren eingesetzt werden, wo sonst bisher langsamlaufende Zweitaktmotoren eingesetzt wurden. Dies liegt aber nur daran, dass es diese als erstes gab. Also kein Megatrend.

Die Schifffahrt wird sehr weit automatisiert aber voraussichtlich nicht vollständig autonom sein.Dr. Friedrichs Wirz

Wie sieht für Sie die Schifffahrt 2050 aus?
Technisch komplexer, denn der gute alte Dieselmotor wird ohne Entstickung, Entschwefelung und Partikelfilter so in 2050 nicht mehr existieren. Ich glaube in 2050 haben wir in etwa 15 Prozent Erdgas-Anteil und der Rest wird weiterhin Diesel sein. Dies ist aber nur ein Bauchgefühl. Vielleicht haben wir bis dahin schon wieder ganz andere Kraftstoffe. Außerdem wird die Schifffahrt sehr weit automatisiert aber voraussichtlich nicht vollständig autonom sein. Ich glaube nicht daran, dass Schiffe irgendwann ohne Mannschaft über die Meere schippern, denn wer repariert im Notfall eine Einspritzpumpe? Jedenfalls wird Schiffchen fahren teurer und komplexer.

Werden die Emissionsrichtlinien irgendwann so strikt sein, dass Diesel als Kraftstoff gar nicht mehr eingesetzt werden kann?
Emissionsrichtlinien werden sich auf jeden Fall in Bezug auf Stick- und Schwefeloxide und auf CO2 beliebig verschärfen. Ich glaube aber nicht, dass irgendwann der Punkt erreicht ist, an dem wir sagen müssen, dass sich der Dieselmotor als Basismaschine nicht mehr eignet. Es wird immer Maßnahmen zur Abgasnachbehandlung oder zur Verbesserung der Brennverfahren geben, um diese Anforderungen zu erfüllen. Dies gilt für Diesel- und Gasmotoren.

Was ist mit Hybridantrieben?

Was ist Hybrid überhaupt? Es gibt Definitionen, bei denen ein elektrischer Energiespeicher, also eine Batterie mit im Spiel sein muss. Man kann aber auch sagen, Hybrid ist, sobald ein Verbrennungsmotor mit einer elektrischen Maschine kombiniert wird. Hybrid im zweiten Sinne ist jetzt schon weit verbreitet und wird sich weiter durchsetzen, da vor allem die Kosten für Frequenzregler immer weiter sinken, sodass sie langsam erschwinglich werden. Mittlerweile hält diese Technologie bis zu den großen Containerschiffen Einzug. Für kleinere Schiffe gibt es schon heute ein paar Hybridantriebe mit Batterien. Wenn ich durch die Brille für die komplette Schifffahrt schaue, glaube ich, dass sich diese Art von Hybrid nicht sobald durchsetzen wird, da die Speicherkapazitäten bis auf weiteres viel zu gering sind.

Was ist für Sie das wichtigste Argument bei all den Zukunftsphantasien?

Egal wie sich die Schifffahrt weiter entwickelt: Das wesentliche für mich ist, dass die Sicherheit des Schiffsbetriebes weiter im Vordergrund bleibt. Es nützt nichts, wenn man den effizientesten Antrieb hat, dieser aber plötzlich einfach ausgeht. Oder man hat ein Schiff mit zu wenig Motorleistung, welches bei schwerem Seegang plötzlich manövrierunfähig ist. Auch der Erdgasbetrieb sollte gründlich geplant werden, trotz des politischen Drucks, der hinter dieser Technologie steht, da Erdgas sehr leicht entzündlich ist. Man darf nicht in Aktionismus verfallen, nur weil alle Umweltrichtlinien erfüllt werden können.

Sind Sie eigentlich selber Kapitän?

Nein, ich bin überhaupt kein Nautiker, ich bin auch nie länger zur See gefahren.

Aber wie sind Sie dann zu diesem Beruf gekommen?
Die Schiffstechnik für sich ist einfach eine ganz besondere. Außerdem fasziniert mich, dass jedes Schiff für sich ein Unikat ist. Ich bin in Hamburg aufgewachsen und damit direkt an der Elbe, wo die Schiffe einem jeden Tag vor der Nase vorbeifahren. In meinem Studium habe ich mich dann auf Schiffsmaschinenbau spezialisiert und dadurch diese Branche kennen und lieben gelernt. Und heute kann ich mir gar nichts anderes mehr vorstellen.

Der Inhalt der Beiträge entspricht dem Stand zum jeweiligen Erscheinungsdatum. Sie werden nicht aktualisiert. Weitergehende Entwicklungen sind deshalb nicht berücksichtigt.

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